本发明专利技术公开了一种高强度柔性传感器材料及其制备方法，其采用具有特定官能团的部分多元醇和异氰酸酯制备预聚体，并将导电剂、扩链剂、催化剂和其他助剂加入到剩余多元醇中形成导电分散液，然后将预聚体和导电分散液混合后在模具内加热硫化成型得到高强度柔性传感器材料。本发明专利技术制备所得的复合材料在具有与PDMS相同柔性的基础上，同时具有撕裂强度高、永久变形小、耐磨损等突出优点，适用于对抗撕裂强度要求较高的可穿戴智能传感器等领域中。度要求较高的可穿戴智能传感器等领域中。
【技术实现步骤摘要】
一种高强度柔性传感器材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种柔性传感器材料及其制备方法，尤其涉及一种基于聚氨酯材料的高强度柔性传感器材料及其制备方法，属于柔性传感器材料
技术介绍
[0002]现有技术中柔性传感器大多采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为柔性基材进行制备。虽然PDMS具有良好的柔软性和化学惰性，但是由于其分子结构对称的特性，使得这种材料的机械强度较弱，使用时非常容易开裂；且由于其分子结构的非极性特点，这种材料与导电剂的结合能力较弱，难以形成稳定的导电通路。本领域技术人员在研究中发现，传感器中导电剂所占的体积百分数相对于高分子基体的用量而言非常小，因此高分子基体的性质对导电填料和传感器的性能会产生更为重要的影响。
技术实现思路
[0003]为解决目前柔性传感器材料开发过程中的问题，本专利技术提出了一种柔性传感器材料及其制备方法，其基于聚氨酯材料，分子结构具有强极性，机械强度较高，抗撕裂性能好，能够与导电剂形成良好的结合，有效解决了常规PMDS基材力学性能和电学性能不佳的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]本专利技术公开了一种高强度柔性传感器材料，其由主要包括下述按重量份计的各组分原料制备而成：多元醇100份、异氰酸酯5-50份、导电剂1-20份、扩链剂0-20份、催化剂0-10份、抗氧剂0-10份和抗UV剂0-10份；
[0006]其中所述多元醇的重均分子量为300-8000，且官能度为2-4；
[0007]其中所述异氰酸酯为官能度为2的异氰酸酯；
[0008]其中所述导电剂为导电炭黑、石墨、导电碳纤维、碳纳米管、导电晶须、石墨烯、富勒烯和金属基导电颗粒中的至少一种；
[0009]其中所述扩链剂为官能度为2-4的胺类扩链剂和羟基化合物类扩链剂。
[0010]其进一步的技术方案是：
[0011]所述多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、共聚醚多元醇、蓖麻油多元醇、棕榈油多元醇和大豆油多元醇中的至少一种。
[0012]其进一步的技术方案是：
[0013]所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。
[0014]其进一步的技术方案是：
[0015]所述导电炭黑包括导电槽黑炭黑、导电炉法炭黑、超导电炉法炭黑、特导电炉法炭黑和乙炔炭黑中的至少一种；所述石墨包括鳞片石墨、膨胀石墨、膨胀石墨微粉和蠕虫状石墨中的至少一种；所述金属基导电颗粒包括银粉、铜粉、镀银玻璃微珠和镀银镍粉中的至少一种。
[0016]其进一步的技术方案是：
[0017]所述胺类扩链剂为3,3
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二氯-4,4
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二苯基甲烷二胺、3,5-二甲硫基甲苯二胺和3,5-二乙基甲苯二胺中的至少一种；所述羟基化合物类扩链剂为乙二醇、丁二醇、一缩二乙二醇、丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇、己二醇、三羟基丙烷、甘油、三羟基乙烷、季戊四醇、对苯二酚乙烯基醚、间苯二酚乙烯基醚、双酚A二羟乙基醚、和双酚A二羟丙基醚中的至少一种。
[0018]其进一步的技术方案是：
[0019]所述催化剂为胺类催化剂、哌嗪衍生物催化剂、吗啉类催化剂、咪唑衍生物催化剂、有机锡催化剂、羧酸钾类催化剂、有机锌催化剂、有机铋催化剂和钛酸酯类催化剂中的至少一种。
[0020]其进一步的技术方案是：
[0021]所述抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂1035、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂1135、抗氧剂1330、抗氧剂3114、抗氧剂1024和抗氧剂5057中的至少一种。
[0022]其进一步的技术方案是：
[0023]所述抗UV剂为紫外线吸收剂UV-1、紫外线吸收剂UV-320、紫外线吸收剂UV-326、紫外线吸收剂UV-327、紫外线吸收剂UV-328、紫外线吸收剂UV-571何紫外线吸收剂UV-1130中的至少一种。
[0024]本专利技术还公开了一种上述高强度柔性传感器材料的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
[0025]S1，预聚体制备：将多元醇脱水至水分含量小于0.03wt.％，将该多元醇总量的70-80wt.％加入到异氰酸酯中，并在30-100℃的温度下搅拌反应0.5-5.0h，得到预聚体；
[0026]S2，导电分散液的制备：将导电剂加入到剩余的多元醇中并进行研磨分散0.5-5.0h后，加入扩链剂、催化剂、抗氧剂和抗UV剂，搅拌均匀形成导电分散液；
[0027]S3，高强度柔性传感器材料的制备：将步骤S1所得预聚体和步骤S2所得导电分散液混合均匀后，倒入保温在80-120℃的模具内并进行硫化成型，得到高强度柔性传感器材料。
[0028]本专利技术的有益技术效果是：本专利技术采用具有特定官能团的部分多元醇和异氰酸酯制备预聚体，并将导电剂、扩链剂、催化剂和其他助剂加入到剩余多元醇中形成导电分散液，然后将预聚体和导电分散液混合后在模具内加热硫化成型得到高强度柔性传感器材料。本专利技术制备所得的复合材料在具有与PDMS相同柔性的基础上，同时具有撕裂强度高、永久变形小、耐磨损等突出优点，适用于对抗撕裂强度要求较高的可穿戴智能传感器等领域中。
具体实施方式
[0029]为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面
结合具体实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0030]具体实施例1
[0031]组分原料：聚酯多元醇PEA-2000为100份、甲苯二异氰酸酯TDI-100为15份、导电炭黑为8份、3,3
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二氯-4,4
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二苯基甲烷二胺为12份、有机锌催化剂为0.05份、抗氧剂245为0.2份、紫外线吸收剂UV-1为0.2份。
[0032]制备方法：将PEA-2000脱水至水分含量小于0.03wt.％，将PEA-2000总量的80wt.％加入到TDI-100中，并在60-80℃的温度下搅拌反应1.0-5.0h，得到预聚体；将导电炭黑加入到剩余的PEA-2000中并通过胶体磨进行研磨分散1.0h后，加入3,3
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二氯-4,4
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二苯基甲烷二胺、有机锌催化剂、抗氧剂245和紫外线吸收剂UV-1，搅拌均匀形成导电分散液；将上述所得预聚体和导电分散液混合均匀后，倒入保温在80-120℃的模具内并进行硫化成型，得到高强度柔性传感器材料。
[0033]具体实施例2
[0034]组分原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强度柔性传感器材料，其特征在于，由主要包括下述按重量份计的各组分原料制备而成：多元醇100份、异氰酸酯5-50份、导电剂1-20份、扩链剂0-20份、催化剂0-10份、抗氧剂0-10份和抗UV剂0-10份；其中所述多元醇的重均分子量为300-8000，且官能度为2-4；其中所述异氰酸酯为官能度为2的异氰酸酯；其中所述导电剂为导电炭黑、石墨、导电碳纤维、碳纳米管、导电晶须、石墨烯、富勒烯和金属基导电颗粒中的至少一种；其中所述扩链剂为官能度为2-4的胺类扩链剂和羟基化合物类扩链剂。2.根据权利要求1所述的高强度柔性传感器材料，其特征在于，所述多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、共聚醚多元醇、蓖麻油多元醇、棕榈油多元醇和大豆油多元醇中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高强度柔性传感器材料，其特征在于，所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化MDI、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高强度柔性传感器材料，其特征在于，所述导电炭黑包括导电槽黑炭黑、导电炉法炭黑、超导电炉法炭黑、特导电炉法炭黑和乙炔炭黑中的至少一种；所述石墨包括鳞片石墨、膨胀石墨、膨胀石墨微粉和蠕虫状石墨中的至少一种；所述金属基导电颗粒包括银粉、铜粉、镀银玻璃微珠和镀银镍粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的高强度柔性传感器材料，其特征在于，所述胺类扩链剂为3,3
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二氯-4,4
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二苯基甲烷二胺、3,5-二甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟杰，李石磊，徐率，高露，李腾飞，王婷婷，叶菊华，
申请(专利权)人：苏州怒鲨智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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